热点07 探究DNA是主要遗传物质的经典实验-高中生物实验考点及常考热点突破

热点07 探究DNA是主要遗传物质的经典实验有关DNA是主要的遗传物质的考点：证明DNA是遗传物质的实验（包括肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验），及实验的研究方法、操作步骤和结果分析等。

近年高考对此部分的考查力度加大，如2017年课标全国卷I第29题以非选择题形式将探究病毒的遗传物质与噬菌体侵染细菌实验的方法完美结合，2017年课标全国卷Ⅱ第2题围绕T2噬菌体进行了多角度考查。

因此，备考过程中，考生除了要对经典实验的研究方法、操作步骤和结果进行分析外，还要加强对实验分析和设计能力的培养。

考向1 经典实验的重要贡献关于遗传物质的探索，涉及众多的科学家，这些科学家及其所做实验的重要贡献都应掌握。

科学家实验名称重要贡献遗传物质的探索进程格里菲思肺炎双球菌的转化实验（小鼠体内）提出“转化因子”存在于加热杀死的S型细菌中DNA是遗传物质艾弗里及其同事肺炎双球菌的转化实验（体外培养）DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验DNA是真正的遗传物质其他科学家众多实验DNA是大多数生物的遗传物质，少数病毒的遗传DNA是主要的遗传物质，因为绝大多数生物物质是RNA（如烟草花叶病毒）的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA论。

“DNA是主要的遗传物质”的结论源于多次实验，在这些实验中绝大多数生物的遗传物质是DNA。

所以通过任何一个经典实验，都不能单独证明“DNA是主要的遗传物质”。

1．艾弗里将S型细菌的DNA加入到培养了R型肺炎双球菌的培养基中，得到了S型肺炎双球菌，有关叙述中正确的是A．R型细菌转化成S型细菌，说明这种变异是定向的B．R型细菌转化为S型细菌属于基因重组C．该实验不能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNAD．将S型细菌的DNA注射到小鼠体内也能产生S型细菌【答案】B2．1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染细菌过程中的功能，搅拌离心后的实验数据如图所示，下列说法不正确的是A．图中被侵染细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明细菌未裂解B．通过用含有放射性同位素35S和32P的培养基分别培养噬菌体，再用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中蛋白质和DNA的变化C．细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌，或者是侵染时间过长导致部分子代噬菌体从细菌中释放出来D．本实验证明噬菌体传递和复制遗传特性的过程中DNA起着重要作用【答案】B【解析】实验设置要遵循对照原则和单一变量原则。

为了防止细菌裂解释放噬菌体干扰实验结果，因此设置被侵染的细菌的实验数据作为对照，A正确。

噬菌体是病毒，不能在普通培养基上培养，而是先培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染大肠杆菌，而且噬菌体蛋白质外壳没有进入细菌，B错误。

细胞外含有少量32P，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌，或者是侵染时间过长导致部分子代噬菌体从细菌中释放出来，C正确。

本实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D正确。

考向2 经典实验的操作和思路艾弗里的肺炎双球菌的转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验虽然实验方法不同，但是实验的设计思路却有共同之处。

如表所示内容是关于两个实验关键环节的对比总结，也是高考命题要点所在。

经典实验设计思路关键技术关键操作不同点共同点艾弗里的肺炎双球菌的体外转化实验设法将S型细菌的DNA、蛋白质等物质分离开来，以观察各自在遗传中的作用把DNA与蛋白质区分开，分别观察DNA和蛋白质的作用物质分离技术、物质提纯技术、微生物培养技术将S型细菌中的DNA等物质分离并提纯；将DNA等物质分别加入其他条件相同的培养R型细菌的培养基内赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验设法对噬菌体的DNA与蛋白质进行标记，以分别观察二者在遗传中的作用放射性同位素示踪法首先用无放射性同位素标记的T2噬菌体与分别被35S和32P标记的细菌共同培养一段时间，可分别获得用35S和32P标记的T2噬菌体；标记过的噬菌体与未标记过的细菌混合培养时间、搅拌力度等要恰到好处（保证亲代噬菌体已经将遗传物质注入细菌，且细菌没有因为子代噬菌体的大量繁殖而裂解）探究遗传物质的本质的思路和方法总结如下。

（1）探究思路①探究哪种物质是遗传物质——设法将各种物质分开，单独观察每一种物质的作用。

②探究某病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性，破坏其一，之后再观察它们在遗传中的作用。

如干叶病毒可导致菠菜得干叶病，若干叶病毒的核酸为DNA，则用DNA水解酶处理干叶病毒核酸，DNA被水解，实验组（用DNA水解酶处理）不会导致菠菜患干叶病，而对照组（没有用DNA水解酶处理）可导致菠菜患干叶病。

（2）探究方法①分离提纯法：肺炎双球菌的体外转化实验的缺点是物质纯度不能保证为100%。

②同位素标记法：噬菌体侵染细菌实验中分别标记噬菌体蛋白质和DNA的特有元素，将蛋白质和DNA区分开，单独、直接地观察它们各自的作用。

③病毒重组法：烟草花叶病毒的遗传物质验证实验中，将烟草花叶病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒。

④酶解法：利用酶的专一性，如加入DNA水解酶，将DNA水解，观察相关性状是否还能表达。

3．格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验，下列关于此实验的分析，错误的是A．对实验结果的分析，四组实验必须相互对照B．实验说明活的R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化C．该实验结论为“DNA是使R型细菌转化为S型细菌的转化因子”D. 获得该实验结论的关键步骤是第四组小鼠死亡并分离出S型活细菌【答案】C【解析】肺炎双球菌中，S型细菌有毒性，能使小鼠死亡，而R型细菌没有毒性，不能使小鼠死亡。

对实验结果进行分析时，四组实验必须相互对照，如将第一组和第四组进行对照，说明R 型细菌不能自动转化成S型细菌，A正确；本实验说明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化成S型细菌，B正确；该实验不能说明DNA是转化因子，C错误；获得该实验结论的关键步骤是第4组小鼠死亡，且能从死亡小鼠中分离出S型活细菌，通过与其他三组对照，说明加热杀死的S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化成S型细菌，D正确。

4．人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列叙述错误的是A．孟德尔发现遗传因子但并未证实其化学本质B．噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力C．沃森和克里克首先利用显微镜观察到DNA双螺旋结构D．烟草花叶病毒感染烟草实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA【答案】C考向3 经典实验的误差分析噬菌体侵染细菌的实验中误差出现的原因（1）用被35S标记的感菌体侵染细菌，理论上沉淀物中不含放射性，但实际上会有少量放射性的原因是什么？可能是搅拌不充分、离心时间过短、转速过低等，有少量含35S的蛋白质外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现了少量的放射性。

（2）用被32P标记的噬菌体侵染细菌，上清液中含有少量放射性的原因是什么？①保温时间过短，有一部分噬菌体未侵入细菌体内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现了少量的放射性。

②保温时间过长，噬菌体在细菌体内增殖后释放出的子代噬菌体经离心后分布于上清液中，也会使上清液出现放射性。

5．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，经培养、搅拌、离心、检测，上清液的放射性占10%，沉淀物的放射性占90%。

上清液带有放射性的原因可能A．离心时间过长，上清液中析出较重的大肠杆菌B．搅拌不充分，吸附在大肠杆菌上的噬菌体未与细菌分离C．噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体D．32P标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后存在于上清液中【答案】C【解析】噬菌体侵染大肠杆菌时，经过搅拌、离心，上清液是质量较轻的噬菌体外壳，沉淀物是被侵染的大肠杆菌，A项错误；搅拌不充分，噬菌体与细菌未分离，放射性应出现在沉淀物中，B项错误；32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体侵染大肠杆菌时注入自身的DNA，子代噬菌体的DNA会含32P，上清液带有放射性的原因可能是噬菌体侵染大肠杆菌后，大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体，C项正确，D项错误。

6．用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，经过一段时间的保温后，搅拌、离心后发现放射性主要分布在上清液中，沉淀物的放射性很低，对于沉淀物中还含有少量的放射性的正确解释是A．T2噬菌体的DNA分子上含有少量的35SB．少量含有放射性35S的蛋白质进入大肠肝菌内C．离心速度太快，较重的T2噬菌体有部分留在沉淀物中D．经搅拌与离心后还是有少量含有35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上【答案】D1．如果用15N、32P、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构成分中，能够找到的放射性元素为A．可在外壳中找到15N和35SB．可在DNA中找到15N和32PC．可在外壳中找到15ND．可在DNA中找到15N、32P和35S【答案】B【解析】根据噬菌体的组成，其蛋白质含S而极少含P，其DNA含P而不含S，两者均含N；但噬菌体在侵染时其蛋白质留在细菌外面不起作用，而DNA进入细菌体内进行复制，复制时是利用细菌细胞中的物质为原料进行的，故在子代噬菌体的DNA中会找到15N、32P。

2．下列关于探索DNA是遗传物质实验的叙述，正确的是A．格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果B．格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质C．赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的D．赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质【答案】D3．肺炎双球菌转化实验中，将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合后，注射到小鼠体内，在小鼠体内S型活细菌和R型活细菌含量变化情况如图所示。

下列有关格里菲思肺炎双球菌转化实验的叙述中，不正确的是A．若将活的R型细菌单独注入到小鼠体内，菌体将不能存活B．加热杀死的S型细菌在R型活细菌的转化下被激活并在小鼠体内繁殖C．曲线bc段上升，与S型细菌在小鼠体内增殖导致小鼠免疫力降低有关D．加热杀死的R型细菌不能使S型细菌转化为R型细菌【答案】B【解析】在小鼠正常免疫系统的作用下，活的R型细菌不能存活，A正确；加热杀死的S 型细菌将部分R型细菌转化为S型细菌，而不是加热杀死的S型细菌在R型活细菌的转化下被激活，B错误；由于S型细菌摧毁了小鼠的免疫系统，导致bc段上升，C正确；加热杀死的R型细菌不能使S型细菌转化为R型细菌，D正确。

4．为证明蛋白质和DNA究竟哪一种是遗传物质，赫尔希和蔡斯做了“噬菌体侵染大肠杆菌”的实验(T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内)。

图中亲代噬菌体已用32P标记，A、C中的方框代表大肠杆菌。